重力式擋土墻在大學(xué)城南停車場邊坡支護(hù)工程中的應(yīng)用

吳世珍

（中交四航局第二工程有限公司，廣州510230）

1 引言

重力式擋土墻兼具取材便捷、 結(jié)構(gòu)簡單、 穩(wěn)定可靠等優(yōu)勢，是邊坡支護(hù)工程中常用的擋土墻結(jié)構(gòu)形式。 采用重力式擋土墻施工工藝可以有效防止邊坡周圍土地的滑落和坍塌[1]，從而順利進(jìn)行填土作業(yè)和加固土體，因此，深入研究重力式擋土墻施工技術(shù)具有現(xiàn)實意義。

2 重力式擋土墻的概念

重力式擋土墻依靠結(jié)構(gòu)自身重力抵抗擋土墻側(cè)面的荷載力，結(jié)構(gòu)形式合理、穩(wěn)定可靠，屬于邊坡支護(hù)工程中的典型擋土墻結(jié)構(gòu)形式。 重力式擋土墻可用混凝土在現(xiàn)場整體澆筑成型，或?qū)K石作為砌塊砌筑成型，建成的擋土墻呈梯形狀。 半重力式擋土墻用純混凝土澆筑， 或用含有少量鋼筋的混凝土施工成型。

同時，重力式擋土墻具有取材方便、施工便捷、成本經(jīng)濟(jì)等特點，但是鑒于其是利用自身重力來發(fā)揮具體效能，通常情況下其體積和質(zhì)量都較大。 因此，該類擋土墻施工工藝在軟土地基上的應(yīng)用受到限制，同時當(dāng)對擋土墻高度要求較高時，會大大增加材料消耗量，進(jìn)而增加成本。 施工現(xiàn)場的地基條件良好同時擋土墻高度在6 m 以內(nèi)，可優(yōu)先應(yīng)用重力式擋土墻，通常不需要配置鋼筋或者在部分區(qū)域配置少量鋼筋即可滿足施工設(shè)計要求，充分發(fā)揮了其施工簡便、經(jīng)濟(jì)合理等優(yōu)勢，可實現(xiàn)工程質(zhì)量、成本控制多項目標(biāo)。 重力式擋土墻類型多樣，按照背面坡度的不同，分為仰斜式、垂直式、俯斜式3 種，具體結(jié)構(gòu)形式如圖1 所示[1]。

圖1 重力式擋土墻結(jié)構(gòu)形式示意圖

3 工程概況

某停車場邊坡支護(hù)工程， 邊坡土質(zhì)以第四系殘坡積粉質(zhì)黏土為主， 中間夾層為強(qiáng)風(fēng)化巖層和碎石， 該邊坡為挖方所致，邊坡最高處約16 m、長度約120 m，邊坡傾斜角度為349°。地質(zhì)層中粉質(zhì)黏土厚度為8.5～10.2 m、強(qiáng)風(fēng)化頁巖層厚6～8 m，根據(jù)對施工現(xiàn)場的具體勘測，工程邊坡支護(hù)處理采用重力式擋墻施工技術(shù)。

4 重力式擋土墻穩(wěn)定性分析

4.1 抗滑移穩(wěn)定

根據(jù)SL 379—2007《水工擋土墻設(shè)計規(guī)范》[2]進(jìn)行重力式擋土墻的抗滑移穩(wěn)定計算，方法如下：

式中，Kc為抗滑移穩(wěn)定安全系數(shù)；f 為抗剪摩擦系數(shù)（擋土墻底部與地基土間）， 取0.4；ΣG、ΣH 分別為作用于擋土墻底部的縱向荷載力之和與橫向荷載力之和， 分別取557.7 kN/m、85.28 kN/m。

根據(jù)公式（1）及前述提及的取值進(jìn)行計算，得知Kc=2.62＞1.3，重力式擋土墻的抗滑移性能良好，達(dá)到設(shè)計要求。

4.2 抗傾覆穩(wěn)定

重力式擋土墻的抗傾覆穩(wěn)定計算方法見式（2）：

式中，K0為抗傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)；ΣMv、ΣMH分別為作用于重力式擋土墻墻體的荷載力對墻前趾產(chǎn)生的穩(wěn)定力矩與傾覆力矩，分別取1 465.33 kN·m、358.95 kN·m。

根據(jù)式（2）及前述提及的取值進(jìn)行計算，得知K0=4.08＞1.5，重力式擋土墻的抗傾覆穩(wěn)定性良好，達(dá)到設(shè)計要求。

5 擋土墻施工工藝

5.1 挖基

在施工擋土墻前，按圖紙要求在現(xiàn)場測量放線，再進(jìn)行復(fù)核，確定重力式擋土墻地基的位置及墻體頂面標(biāo)高。 對擋土墻的具體施工區(qū)域、開挖區(qū)域的邊界、開挖深度等進(jìn)行準(zhǔn)確放線，在具體施工時，現(xiàn)場技術(shù)人員和施工操作人員要嚴(yán)格對照施工設(shè)計進(jìn)行精準(zhǔn)作業(yè)。當(dāng)測量放線工作完成后，開始基坑開挖，在重力式擋土墻施工作業(yè)中，通常采用的基坑開挖方式為人工+機(jī)械的組合作業(yè)方式。 其中，路堤擋土墻的施工需在路基填筑前施工完畢，并且保證填土高度與擋土墻高度差＜1 m，擋土墻的施工面位于斜坡時，要求地基縱向坡度＜5%，否則根據(jù)實際坡度設(shè)置為臺階形；路塹擋土墻的基礎(chǔ)應(yīng)低于側(cè)溝地面0.2 m，同時低于路肩和側(cè)溝平臺1.2 m。 當(dāng)重力式擋土墻的施工區(qū)域位于地質(zhì)較差地段時，要采取分段基坑開挖的方式，及時對擋土墻墻壁實施澆筑。

5.2 現(xiàn)澆混凝土擋土墻墻身

澆筑混凝土擋土墻墻身通常采用的是C30 混凝土， 按照施工設(shè)計要求， 要在鋼筋混凝土擋土墻和地基接觸面進(jìn)行施工縫處理，對接觸面先做鑿毛處理，然后清理鑿毛部位，并用水沖洗干凈，清理干凈后架設(shè)擋土墻墻身模板，然后在接觸面處刷2～3 cm 厚的水泥漿，水泥漿涂刷完成后，澆筑混凝土擋土墻。

在澆筑前，采用鋼模板進(jìn)行擋土墻墻身拼裝，根據(jù)擋土墻高度情況，具體可以采取一次立模或兩次立模的方式，分擋土墻低于4 m、高于4 m 兩種情況考慮，前者采用一次立模的方法，后者采用二次立模的方法。 混凝土擋土墻混凝土澆筑的具體施工流程為： 在混凝土攪拌站進(jìn)行混凝土加工→借用混凝土運輸車、 吊裝機(jī)械將其運輸?shù)跹b至擋土墻施工作業(yè)平臺→按照分層澆筑的方式澆筑（單層厚度約為30 cm，逐層依次進(jìn)行）→振搗器振搗（根據(jù)混凝土澆筑速度適時、適度振搗）。 在具體澆筑過程中，一定要嚴(yán)格按照施工工藝開展作業(yè)，操作過程中應(yīng)注意以下事項：

1）振搗遵循“快插慢拔”的原則，振搗棒的移動距離控制在振搗半徑的1.5 倍以內(nèi)，距離側(cè)模5～10 cm，禁止振搗棒碰觸模板、鋼筋等材料。 逐點依次振搗，控制各振點的振搗時間，避免過振、欠振、漏振。

2）若混凝土表面明顯滲水，需加強(qiáng)排水，或采取其他措施處理表面滲水。

3）混凝土澆筑至擋土墻頂面時，應(yīng)安排抹面，提升混凝土的表觀質(zhì)量。

4）沿著擋土墻墻身方向，根據(jù)擋土墻高度和地基情況，每隔10 m、20 m 布設(shè)沉降伸縮縫，縫寬20 mm，按填塞深度20 cm的要求填塞瀝青麻筋。

5）混凝土澆筑、振搗時，可能引起鋼筋偏位現(xiàn)象，因此，需由鋼筋工在現(xiàn)場值班，確保鋼筋出現(xiàn)異常狀況后可隨即處理。

6）混凝土澆搗結(jié)束、收漿后，安排不少于7 d 的養(yǎng)護(hù)，期間適時灑水以及加強(qiáng)防護(hù)，使混凝土正常成型。 通常，澆筑完成24 h 后即可拆除擋土墻側(cè)模，拆除時切勿損傷墻面。

5.3 泄水孔、反濾層

當(dāng)擋土墻背面巖土的內(nèi)摩擦角＜45°時， 應(yīng)當(dāng)在排水孔底部和擋土墻頂部0.5 m 處分別布設(shè)0.3 m 厚的反濾層，在反濾層底部設(shè)隔水層。 如擋土墻施工區(qū)域位于地質(zhì)土易膨脹位置， 或者地下水較為活躍區(qū)域時， 可以將反濾層厚度設(shè)置為0.5 m；內(nèi)摩擦角＞55°時，無須設(shè)置反濾層；內(nèi)摩擦角在45°～55°時，設(shè)置窩狀反濾層。

對于路堤擋土墻，應(yīng)每隔2～3 m，采取上下左右交錯布設(shè)的方式，在擋土墻墻身布設(shè)PVC 泄水孔。 另外，必須在擋土墻墻身底部與地面接觸位置處布設(shè)泄水孔， 在排水孔底部和擋土墻頂部0.5 m 的位置設(shè)置反濾層，厚度均為0.3 m，反濾層底部設(shè)隔水層。

5.4 回填

回填作業(yè)在擋土墻基礎(chǔ)施作成型且施工質(zhì)量達(dá)到設(shè)計要求后進(jìn)行。 回填作業(yè)要分層填筑并分層夯實[3]，進(jìn)行基礎(chǔ)夯實時，一定要避免使擋土墻墻身受到較大的荷載承受力。 當(dāng)擋土墻基坑處于非浸水地段時，可以回填原土，并保證回填緊實；當(dāng)擋土墻處于浸水地段時， 要采用強(qiáng)度為M7.5 的漿砌片石填筑，同時將回填面的傾斜度做成＞4%的坡面，以此達(dá)到較好的排水效果。另外，在回填時，保證回填面與擋土墻頂面的高差＜1 m，并采用覆蓋毛氈或草墊的方式養(yǎng)護(hù)。

5.5 施工技術(shù)措施及注意事項

重力式擋土墻施工細(xì)節(jié)多，施工人員需注重各項細(xì)節(jié)，在施工過程中加強(qiáng)控制，保障各項技術(shù)措施的可行性。

1）施工前，在施工區(qū)域做好排水處理，保持施工地段的干燥，同時及時將基坑底部的風(fēng)化和松散土石清理干凈。

2）對擋土墻進(jìn)行砌筑施工時，采用掛線擠漿法施工，以此保證擋土墻的垂直度。 在斜坡上修建擋土墻基礎(chǔ)時，基底豎向坡度＜5%，否則應(yīng)設(shè)置成臺階狀的基底。

3）在對擋土墻地基進(jìn)行開挖時，采用人工+ 機(jī)械的施工方式，混凝土澆筑中選用的受力鋼筋為螺紋鋼筋，分布鋼筋為光面鋼筋， 同時用鐵絲將螺紋鋼筋和光面鋼筋綁扎連接成一體。 此外，施工人員嚴(yán)格依據(jù)規(guī)范施工沉降縫、泄水層、防水層等附屬設(shè)施。

4）路堤擋土墻的基礎(chǔ)埋設(shè)深度通常應(yīng)在1 m 以上，擋土墻處于軟巖地質(zhì)情況時，擋土墻墻趾埋設(shè)深度要＞1m，墻趾與斜坡面的水平距離應(yīng)＞2 m； 擋土墻處于地質(zhì)較硬情況時，擋土墻墻趾埋設(shè)深度要＞0.6 m， 墻趾與斜坡面的水平距離應(yīng)＞1.5 m。

5）為了便于后期對擋土墻養(yǎng)護(hù)，要選擇適當(dāng)位置布設(shè)一道檢查梯，當(dāng)檢查梯連續(xù)長度＞50 m 時，在兩側(cè)加設(shè)防護(hù)欄。

6）要及時對擋土墻背面基坑進(jìn)行回填，保證回填的緊實性， 注意將回填土面與擋土墻頂面的高度差控制在1m 以內(nèi)，以此來保證擋土墻的穩(wěn)定性。

6 監(jiān)測結(jié)果

本工程中，為了保證重力式擋土墻邊坡穩(wěn)定性，在擋土墻兩側(cè)分別埋設(shè)了A 測斜管和B 測斜管。 通過對施工期間和施工后兩年內(nèi)測斜管的位移監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，測斜管的位移距離均不大，A 測斜管、B 測斜管的最大位移距離分別為12 mm、5 mm， 發(fā)生位置分別為A 管頂部、地面下3 m 處。 重力式擋土墻的側(cè)向位移監(jiān)測結(jié)果如圖2 所示。

圖2 側(cè)向位移曲線

通過監(jiān)測數(shù)據(jù)和圖2 可知， 該工程采用重力式擋土墻施工技術(shù)進(jìn)行加固后，使工程邊坡整體保持在穩(wěn)定狀態(tài)，該加固工藝發(fā)揮了較好的邊坡支護(hù)效果。

7 結(jié)語

綜上所述，邊坡支護(hù)工程是保證邊坡穩(wěn)定性必要的施工技術(shù)手段，如不及時采取合理的邊坡支護(hù)技術(shù)，難以保證邊坡的穩(wěn)定性，可能引起邊坡坍塌、滑落等事故，嚴(yán)重影響工程質(zhì)量，威脅人員的人身安全。 本文結(jié)合具體工程實例，對邊坡支護(hù)工程中重力式擋土墻的施工技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)探究和分析，明確了重力式擋土墻施工技術(shù)的應(yīng)用流程及施工要點，驗證了重力式擋土墻在邊坡支護(hù)工程中的可行性，工程采用的重力式擋土墻施工技術(shù)可供同類工程參考。